کنترل خودفرمان بینایی بازوی ربات در فضای سه بعدی با سیستم‌های فازی و مدل‌سازی عصبی

Abstract

سیستم کنترل خودفرمان بینایی، به سیستمی اتلاق می‌شود که از اطلاعات بازخوردی دوربین برای کنترل ربات استفاده می‌کند؛ تا ربات، از نقاط شروع دلخواه به نقطه هدف برسد. باتوجه به نیاز به کنترل ربات در فضای سه بعدی، مختصات نقاط در سه بعد موردنیاز است. بدین منظور در این مقاله، ایده استفاده از دوربین کینکت که علاوه بر تصویر رنگی، ماتریس عمق محیط را هم می‌دهد؛ دنبال شده است. فرمان کنترل با استفاده از ماتریس ژاکوبین تولید می‌شود. از آنجا که مدلی ریاضی از ترکیب ربات و دوربین در دسترس نیست، لذا با جمع آوری داده‌های مناسب با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی، معکوس ماتریس ژاکوبین تقریب زده می‌شود؛ تا مستقیماً در قانون کنترل موردنظر استفاده شود. به ازای هر کدام از درجات آزادی بازوی ربات، یک شبکه عصبی دو لایه با ساختار پیشرو درنظر گرفته شده است. فاصله مجری نهایی با هدف در سه بعد و زاویه مفصل شانه، ورودی‌های این شبکه‌ها هستند؛ و خروجی‌ آنها، بیان کننده میزان تغییرات ویژگی‌ها به تغییر در مقادیر متغیرهای مفصل ربات (المان­های معکوس ماتریس ژاکوبین) می‌باشد. در قانون کنترل، از ماتریس قطری بهره استفاده می‌شود. درایه‌های روی قطر این ماتریس توسط سیستم خبره فازیِ ارائه شده تعیین می‌گردند. روش ارائه شده بر روی یک بازوی ربات صنعتی پیاده‌سازی شده است. نتایج آزمایشات حاکی از موفقیت روش پیشنهادی در رساندن مجری‌نهایی به نقاط هدف مختلف در محیط کاری با دقت مناسب و تعداد گام کمتر نسبت به روش پیشین است.